Bewegungs- wahrnehmung Referentin: Nicola Désirée Schulte Dozent: Dr. Alexander Schütz Seminar: Visuelle Wahrnehmung Kurs A SS 2009 22. Juni 2009

1. Warum sehen wir die Welt nicht verschwommen? Verschluss zu lange offen & Kamera bewegt Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung 2. Warum erkennen wir die Umwelt als statisch und andere(s) darin bewegt? Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Gruppendiskussion Warum sehen wir die Welt nicht ver-schwommen, obwohl das Auge keinen „Verschluss“ hat? Warum erkennen wir aus dem Wirrwarr des optischen Flusses auf unserer Netzhaut, dass die Umwelt statisch ist und andere(s) sich darin bewegt? Visuelle Bewegungswahrnehmung

Antwort zur ersten Frage Photorezeptoren arbeiten anders als Film Aufgabe von photographischem Film: Festhalten eines statischen Bildes Aufgabe von Photorezeptoren: Vermitteln von Veränderungen im Lichtfluss Experimentell belegt: Keine Veränderung auf der Netzhaut  keine visuelle Wahrnehmung Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Antwort zur 2. Frage Warum wir den Raum statisch wahrnehmen: Globaler Lichtfluss auf der Retina bei Fortbewegung Lokaler Lichtfluss bei Objektbewegung Reafferenzprinzip (Rückmeldung über Augenbewegungen)  Ergänzungen durch andere Sinnesorgane Wie wir die einzelnen sich bewegenden Komponenten im optischen Fluss erkennen: „Das visuelle System ist beim Entschlüsseln des optischen Flusses darauf aus, nach bestimmten Regeln Komponenten von projektiven Invarianzen zu extrahieren.“ (S. 173) Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Weiter Gliederung Euklidische versus projektive Geometrie Zerlegung des optischen Flusses 5 kurze Experimente Übertragung der experimentellen Erkenntnisse auf biologische Bewegungen Zusammenfassende Antwort auf die Frage nach dem Erkennen der Komponenten Visuelle Bewegungswahrnehmung

Euklidische Geometrie Parallelenaxiom: Parallele Geraden schneiden einander NIE. PARALLEL Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Projektive Geometrie Geometrie des Strahlenganges Grundlage für das perspektivische Zeichnen WICHTIG: Parallelenaxiom aufgehoben Konstante Verhältnisse zw. geometrischen Größen Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Projektive Geometrie Beispiele für Invarianzen von Verhältnissen Mädchen entfernt sich Würfel wird gedreht Größe des Netzhaut-bildes verändert sich Körperproportionen bleiben gleich Bunte Flächen ≠ Quadrate Form wird trotzdem als Würfel erkannt Visuelle Bewegungswahrnehmung

Zerlegung des optischen Flusses Das menschliche Sehsystem extrahiert aus der Umwelt spontan Invarianzen von Verhältnissen und bildet daraus (euklidisch invariante) starre Objekte, die sich im dreidimensionalen Raum bewegen. Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Experiment 1 A B C Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Experiment 1 Ergebnis: Nur A und C bewegen sich:  unsichtbare Verbindung zw. Punkt A und C Nur Punkt B bewegt sich  Diagonale Bewegung Alle drei Punkte zusammen bewegen sich: B bewegt sich auf einer Senkrechten mit den Punkten A und C hin und her Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Experiment 1 Erklärung: A und C bilden ein bewegtes Bezugssystem für B  A, B und C bilden eine Bewegungseinheit Bewegung von B wird in 2 vektorielle Komponenten zerlegt: eine relative Bewegung zu A und eine zu C Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Experiment 1 Bezug zur Frage nach dem Erkennen von Bewegungskomponenten: Gleiche Bewegungskomponenten (A und C ODER der Körper des Kindes) bilden ein bewegtes Bezugssystem für andere Bewegungskomponenten (B ODER Hand des Kindes oder Marienkäfer) Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Experiment 1 Das visuelle System zerlegt den optischen Fluss in eine hierarchisch geordnete Reihe von bewegten Bezugssystemen und relativen Bewegungen zu jedem davon. Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Experiment 2 Ergebnisse: Statt zwei Punkten, die sich auf einer Ellipse bewegen, nimmt man eine starre Verbindung zw. den Punkten wahr, die sich auf einem gekippten Kreis bewegen.  Wahrnehmungsanalyse erfolgt spontan nach den Prinzipien der projektiven Geometrie. Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Experiment 3 Ergebnis: Statt einer Formveränderung bevorzugt das visuelle System automatisch die Wahrnehmung einer Vor- und Zurückbewegung eines Quadrates mit invarianter Größe. Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Experiment 4 Ergebnis: Wahrnehmung einer Formveränderung bei gleichzeitiger Wahrnehmung einer Bewegung ist natürlich trotzdem möglich. Bsp.: Wolken o.ä. Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Experiment 5 Ergebnis: Zur Interpretation der Veränderung einer Figur als kontinuierliche, perspektivische Transformation entsteht sogar der Eindruck, dass eine Fläche biegsam ist. Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Fazit der Experimente Der Betrachter ist nicht fähig, frei zu wählen zw. der euklidischen Interpretation einer sich verändernden Geometrie einer Figur und einer projektiven Interpretation. Visuelle Bewegungswahrnehmung

Übertragung auf biologische Bewegungen Bewegte Endpunkte ansonsten unsichtbarer Linien genügen, um eine starre Linie wahrzunehmen, die sich im dreidimensionalen Raum bewegt. 12 bewegte Lichtpunkte können innerhalb 1/10 Sek. als menschliche Bewegung wahr-genommen werden. Annahme: Erkennung von Invarianzen = Produkt „fest verdrahteter“ Nerven von Retina zum Cortex (S. 176) Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Fazit Das visuelle System abstrahiert aus den sich bewegenden Lichtpunkten Invarianzen von Verhältnissen, die es ermöglichen die menschliche Bewegung wahrzunehmen. Lichtspuren einer gehenden Person Point-Light-Walker: Person mit Lichtern an 12 wichtigen Gelenken Visuelle Bewegungswahrnehmung

Visuelle Bewegungswahrnehmung Antwort auf die Frage 2 Erkennen von projektiven Invarianzen Visueller Fluss  Wahrnehmen verschiedener Bewegungen Zusammen- setzen zu bewegten Bezugssystemen Zerlegung in Vektoren Visuelle Bewegungswahrnehmung

Vielen Dank für Eure Mitarbeit und Aufmerksamkeit! Alles verstanden? Vielen Dank für Eure Mitarbeit und Aufmerksamkeit!

Beispielfragen für die Klausur Wieso sehen wir die Welt nicht verschwommen? Antwort: s. Folie 5 Erkläre anhand eines Beispiels die Zerlegung des optischen Flusses! Antwort: s. Folien 13 und 14 Wie ist es zu erklären, dass wir 12 bewegte Punkte innerhalb kürzester Zeit als menschliche Bewegung erkennen? Antwort: s. Folien 22 und 23

Quellen Textgrundlage: G. Johansson: Visuelle Wahrnehmung (1986) Bilder (Stand: 14 Juni 2009): Auge: http://www.scharfe-preise.net/Home/Infos/Auge.png Kamera: http://www.u-steinke.de/Cameras/JPG-www/Canon_EOS.jpg Kamera, graphisch:http://www.openfoto.de/wp-content/uploads/2009/01/grafik_3a.gif Bild, verwackelt:: http://www.theartcompany.de/content/de/K1SPaCE1DCNSTLER/ULRICH1SPaCE120STAEGE/05_lichtfluss170.jpg Mann am Tisch: https://www.mev.de/imagedb/LAYOUT_WZ/ART/VOL_01/AC0010216.jpg Mädchen: http://www.schulbilder.org/schlafen-gehen-t7310.jpg Regal: http://www.buecher-regalsystem.de/buecher-max/buecher-regal_c_36.jpg Fluchtpunkt: http://www.kunstkurs-online.de/Seiten/perspektivisch-zeichnen/perspektive-malen.jpg Fragen: http://p3.focus.de/img/gen/S/6/HBS6h0y6_Pxgen_r_220xA.jpg Restliche Bilder aus: G. Johansson: Visuelle Wahrnehmung (1986)